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前言

本篇文章介绍c语言中库函数atoi()的使用，以及模拟实现库函数。

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一、atoi()库函数的介绍及使用

1.1 atoi()库函数介绍

以下是cplusplus网站关于atoi()库函数的介绍。atoi()库函数

说明：

• 首先，这个函数会将字符串前面的空格一一跳过，直到遇到非空格字符；这个非空字符分为以下情况

  • 如果非空字符为字母，则返回结果为0
    比如"abc123"，转换得到0
  • 如果非空字符为’-'，则会转换得到一个负整数且这个负整数没有超过int表示的范围，正常返回这个数；如果这个数超过了int型数据的表示范围，则返回-2147483648
    例如，
    “-12345”,转换得到整型数值-12345
    "-123456789123456"转换得到-2147483648
  • 如果非空字符为‘+’或者为数字字符，则会转换得到一个正整数且这个正整数没有超过int表示的范围，正常返回这个数；如果这个数超过了int型数据的表示范围，则返回2147483647
    例如，
    "+12345"转换得到整型数值12345
    "123456"转换得到整型数值12345
    "123456789123456"转换得到2147483647

• 如果str指向的是一个空字符串或者只包含空格，则返回值为0.

• 如果两个数字字符之间存在其他非数字字符，则转换非数字字符之前的数字字符。
  “123ab112”，只会转换得到整型数值123

1.2 atoi()库函数使用

• 负数转换
  

• 负数溢出转换
  

• 正数转换
  

• 正数溢出转换
  

• 包含非数字字符
  （1）数字字符后面包含其他字符
  

（2）数字前面包含非数字字符

• 只包含非数字字符
  

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二、atoi()库函数的模拟实现

2.1 函数设计

函数名:StrToInt
函数返回值类型: int
函数参数类型: const char* str
int StrToInt(const char* str);

2.2 函数实现思路

1. 函数指针的非空判断

//指针的非空判断 利用断言
assert(str);

2. 空字符串的判断

//如果第一个字符为'\0'，则表示字符串为空串
if('\0' == *str)
{
	return 0;
}

3. 跳过字符串前面的空格字符

//利用库函数提供isspace()函数判断
while(isspace(*str)) str++;

4. 正数和负数的符合判断

int flag = 1; //默认为正数
switch(*str)
{
case '-': flag = -1;
case '+': str++;
}

5. 字符数字与整型数值的转换

//1.如果溢出判断使用long long
long long ret = 0;
while(isdigit(*str))  //isdigit()函数为库函数
{
	ret = 10*ret + flag*(*str - '0');
	//溢出判断
	if(ret > INT_MAX)
	{
		return INT_MAX;
    }
    else if(ret < INT_MIN)
    {
    	return INT_MIN;
	}
	str++;
}
return  (int)ret;


//2. 如果溢出判断不使用long long
int ret = 0;
while(isdigit(*str))
{
	int ConvertDigit = *str - '0';
	if((ret > INT_MAX/10) || ((INT_MAX/10 == ret) && (ConvertDigit > 7)))
	{
		return flag > 0? INT_MAX:INT_MIN;
	}
	ret = ret*10 + ConvertDigit; 
}
return flag > 0 ? ret : -ret;

2.3 具体实现

• 方法一（使用long long）

#include<assert.h>
#include<limits.h>
#include<ctype.h>
//version 1.3 
int StrToInt(const char* str)
{
	//1. 空指针判断
	assert(str);
	//2. 空字符串判断
	if ('\0' == *str)
	{
		return 0;
	}

	//3. 去掉空格
	while (isspace(*str)) str++;

	long long ret = 0; //long long 用于判断转换结果是否超出int的表示范围
	int flag = 1; //用于判断是否为负数，默认为非负数
	//4. + - 判断
	switch (*str)
	{
		case '-': flag = -1;
		case '+': str++;
	}

	//转换操作
	while (isdigit(*str))
	{
		ret = ret * 10 + flag * (*str - '0');
		//5. 溢出判断
		if (ret > INT_MAX)
		{
			return INT_MAX;
		}
		if (ret < INT_MIN)
		{
			return INT_MIN;
		}
		++str;
	}

	return (int)ret;
}

• 方法二（不使用long long）

#include<assert.h>
#include<limits.h>
#include<ctype.h>

// version: 1.4 
// 溢出判断不使用long long
// 1. ConvertDigit = *str - '0'   ->得到字符转换成的数字
// 2. ret = ret*10 + ConvertDigit ->得到计算的结果，默认为正数，最后根据符号返回结果  
// 3. (正数溢出判断) 上一次 ret > INT_MAX/10   
//				 说明下一次计算的ret >= INT_MAX		   则正数溢出
// (负数溢出判断) 上一次 ret == INT_MAX/10 && ConvertDigit > 7  
//				 说明下一次相加 ret >= INT_MIN的绝对值   则负数溢出
//  INT_MAX = 2147483647   INT_MIN = -2147483647-1
// 最后根据flag返回结果  flag > 0 返回INT_MAX  否则返回INT_MIN    
// 4. flag > 0  直接返回 ret   flag < 0 返回-ret
int StrToInt(const char* str)
{
	//1. 空指针判断
	assert(str);

	//2. 空串判断
	if ('\0' == *str)
	{
		return 0;
	}

	//3. 清除空格
	while (isspace(*str)) str++;

	//4. 正负号判断
	int flag = 1;  //默认为正数
	switch (*str)
	{
		case '-': flag = -1;
		case '+': str++;
	}
	//5. 转换
	int ret = 0;
	while (isdigit(*str))
	{
		int ConvertDigit = *str - '0';
		//溢出判断
		if ((ret > (INT_MAX / 10)) || 
									(((INT_MAX/10) == ret) && (ConvertDigit > 7)))
		{
			return (flag > 0) ? INT_MAX : INT_MIN;
		}
		ret = ret * 10 + ConvertDigit;
		str++;
	}
	return flag > 0 ? ret : -ret;
}

2.4 测试

• 负数
  

• 负数溢出
  

• 正数
  

• 正数溢出
  

• 包含非数字字符
  （1）数字字符后面包含非数字字符
  
  （2）数字字符前面包含非数字字符
  

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总结

本篇文章介绍了库函数atoi()的使用，并使用不同的思路模拟实现atoi()。